Page 371 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

352 Capítulo 17 Cantidad de calor

se mencione 1 Ib de agua, nos estaremos refiriendo a la masa de agua equivalente a 1/32
slug. Esta distinción es necesaria debido a que la libra de agua debe representar una cantidad
El calor produce constante de materia, independientemente del lugar geográfico. Por definición, la libra masa
electricidad
se relaciona con el gramo y el kilogramo en la siguiente forma:
La técnica llamada
generación 1 Ib = 454 g = 0.454 kg
termoeléctrica utiliza la
misma tecnología que La diferencia entre estas antiguas unidades para el calor resulta de la diferencia que existe
las naves espaciales entre las masas y de la diferencia entre las escalas de temperatura. Como ejercicio demuestre
que no pueden generar
que:
electricidad a partir del
Sol. El sistema funciona
usando un arreglo de 1 Btu = 252 cal = 0.252 kcal (17.1)
pares termoeléctricos La primera relación cuantitativa entre estas unidades antiguas y las unidades tradiciona­
semiconductores de
les para la energía mecánica fue establecida por Joule en 1843. Aunque Joule diseñó gran nú­
una aleación de telurio
de bismuto. Una tira mero de experimentos para demostrar la equivalencia de las unidades del calor y las unidades
bimetálica se dobla de energía, el aparato que se recuerda con más frecuencia es el que aparece en la figura 17.1.
cuando se expone La energía mecánica se obtenía al hacer descender pesas, las cuales hacían girar un juego de
al calor, esta flexión
completa un circuito aspas dentro de un recipiente con agua. La cantidad de calor absorbido por el agua se medía
que contiene un partiendo de la masa conocida y de la medición del incremento de temperatura del agua.
transistor tipo n y un En la actualidad, el equivalente mecánico del calor ya se ha establecido con un alto gra­
transistor tipo p, que do de precisión mediante varias técnicas. Los resultados aceptados son
generan electricidad.
Este proceso no es muy 1 cal = 4.186 J
eficiente: sólo 5 por
ciento de la energía 1 kcal = 4186 J
calorífica se convierte 1 Btu = 778 ft • Ib
en electricidad. Pero
si el calor es un calor Por tanto, son necesarios 4.186 J de calor para elevar la temperatura de un gramo de agua
que se va a desperdiciar,
ese 5 por ciento está de 14.5 a 15.5°C. Por el hecho de que cada una de las unidades anteriores se sigue usando,
dispuesto a obtener con frecuencia es necesario comparar unidades o hacer conversiones de una unidad a otra.
energía libre. Una Ahora que se han definido las unidades para la medición cuantitativa del calor, la dife­
compañía que estudia rencia entre cantidad de calor y temperatura debe ser muy clara. Por ejemplo, suponga que
esta tecnología espera
usarla para producir vaciamos 200 g de agua en un vaso de precipitado y 800 g de agua en otro vaso, como muestra
toda la electricidad la figura 17.2. La temperatura inicial del agua en cada vaso es de 20°C. Se coloca una flama
necesaria para manejar
las porciones eléctricas
de un sistema de
calefacción para el
hogar, el cual manejaría,
por tanto, sólo gas.

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Figura 17.1 Experimento de Joule para determinar el equivalente mecánico del calor. Al descender las
pesas realizan trabajo al agitar el agua y elevar su temperatura.